공머생의 공부노트

1. 전기화학 셀이란? 다음과 같이 두 전극 사이에서 수전해가 일어나고 있는 상황을 가정하자. Anode에서는 H2O or HO로부터 Pt전극이 전자를 빼앗고, Cathode에서는 전자를 받아 수소이온과 반응하여 수소가스를 생성한다. 이런식으로 전자를 빼앗는 Anode와 Cathode가 결합된 형태를 Cell이라고 표현하며 Cell이 이루어 지지 않으면 일반적으로 반응은 일어나지 않는다. 참고로 앞선 포스팅에서 설명한 바와 같이 이러한 전해반응이 일어나기 위해서는 전하를 운반하는 이온의 존재가 필수적이다. 일반적으로 위의 실험은 전위차계에 의해 전압과 전류가 조절되는 상황에서 진행된다. 사실상 전기화학은 이러한 Potentiostat이라는 장비로 모두 해낼 수 있다. 이후의 포스팅에서 자세한 테크닉에 대..

전기화학은 전기적 효과와 화학적 효과의 상호작용에 중점을 둔 학문으로 주로 전자의 이동에 의해 생기는 에너지 변환이나 생성물 발생에 중점을 둔다. 즉 전자에 의해 어떤 화합물은 더 높은 에너지로 충전되기도 하고 방전되기도 하며 변화할 수 있고 이러한 변화를 만들어 내는 것은 대부분 전위차 (Potencial)에 의한 것이다. 태양전지, 배터리, 수전해 장비 등 현대에 중요하게 생각되는 화학장비들 대부분이 전기화학에 그 기초를 두고있다. 1. 용액 속 이온과 전해질 우리가 화학 상들의 사이의 계면을 고려할때 주의해서 봐야하는 것은 전자가 어디서 어디로 이동하는지, 어떤 물질이 이전자를 받아서 무엇으로 바뀌는지에 대한 것이다. 우선 전자가 이동하는 것에 대해 생각해보자. 대부분의 전기화학 실험과 반응은 물 ..

1. 사인 함수의 수학적 접근 (복습) 일반적으로 파동이 sin함수의 형태를 가지는 형태로 분리된다면 이를 조화파(harmonic wave)라고 한다. 단순히 사인함수로 분해된다는 의미 말고도 이는 파형이 매우 규칙적이고 해석하기 상대적으로 유리하다는 의미이기도 하다. 이러한 조화파는 단순히 음파를 넘어서 전자기학, 고체물리에서도 자연의 현상을 설명하기 위해 많이 응용된다. 이러한 조화파를 수학적으로 해석하기 위해서는 sin(x)함수를 자유롭게 사용할 수 있어야 한다. sin(x)함수의 가장 기본적인 특징을 정리하자면 다음과 같다. 함수에 포함된 상수들은 위와 같은 관계식을 가지는데 이는 sin(x)함수에도 그대로 적용된다. 가장 기본적인 sin(x)의 파형은 다음과 같은데 상수에 따라 아래와 같이 다양..

프로그램에 관심이 있고 많이 활용하는 사람들은 C언어를 일상에서 많이 들어본적이 있을겁니다. C, C++, C#언어들은 서로 비슷한 줄기를 가지고 있고 실제로 활용하다 보면 많이 유사함을 느끼게 되는데, 특히 C언어는 컴퓨터의 첫 역사를 함께한 유서깊은 언어이기도 하며 현재 돌아가는 윈도우 기반 앱의 기반이 되는 유용한 언어입니다. 하지만 C언어를 다뤄본 사람도 (보통 C++ 까지) C#을 실제로 다뤄본 경험은 많지 않을 겁니다. 또한 C언어와 C++, C# 모두 훌륭한 언어이며 같은 기원을 가지고 있지만 세 언어가 추구하는 방향은 서로 상이하게 다르기에 어쩌면 한 언어를 쓰는 사람이 다른 언어를 접근하기는 쉽지 않을 수도 있습니다.   그럼에도 C#에 관심이 있는 사람이라면 이번 기회에 조금이라도 C#..

0. 재료의 이론적 파괴 강도 재료 내에 존재하는 Repulsion & Attraction force에 의해 net force가 결정된다. 위의 net force 그래프를 파장 람다를 가지는 사인함수로 간략화 하여 변형률과 E, a만으로 이를 유도한다. 이를 통하여 얻어진 최종적인 강도는 다음과 같이 근사한다. 1. 취성 파괴에 따른 Griffith, Orowan 이론 1) 재료 내에 응력 집중부가 존재한다고 가정하고, 이 국부지역에서 이론 응력값에 도달 (균열의 성장) No plastic deformation → brittle한 재료 2) 파괴가 일어나는 조건은 균열의 성장에 의하여 감소되는 탄성 변형에너지와 새로운 파면 형성에 의하여 증가하는 표면에너지의 관계에 의해 결정 이라는 전제 하에 재료의 국..

0. 전위에 의한 힘과 격자마찰응력 전위에 의해서 slip이 일어나는 경우에 이동을 만드는 driving force는 대부분 응력에 의한 것이다. 이때 전위들이 받는 힘들에 의해 많은 연관관계가 생기는데, 특히 각 전위가 받는 힘이 중요해진다. 위의 그림과 같은 Edge 전위가 있다 가정했을때 dislocation width에 따른 변화를 생각해보자. extra half plane에 의해 각 원자들은 화살표 방향으로 힘을 받게 된다. 전위의 폭(w)이 작아짐에 따라 계면 에너지가 줄어들고(안정해지고), 단위길이당 받는 힘이 강해지기에 탄성변형 에너지가 커지게 된다. Peierlas-Nabarro응력 계산식을 바탕으로 Simple Cubic에서 Edge 전위가 움직이는데 필요한 전단응력을 계산할수 있다. ..

음악 넣어 달랬더니 소리가 너무 크다.....

0. 소성변형의 원리 및 임계 분해 전단 응력 소성변형은 재료가 버텨낼 수 있는 한계 이상으로 힘이 가해져 변형되는 것을 의미한다. 원자단위의 변형이기에 다시 돌아오지 않으며 재료마다 특징이 다르다. 어느 수준 이상으로 재료에 힘이 가해지면 가장 원자가 많이 채워진 면을 중심으로 미끄러지며 변형이 일어나는데 이를 Slip이라고 한다. 대부분의 소성 변형이 이러한 Slip에 의하여 발생한다. 하지만 Slip이 일어나기 힘든 배열 상태이거나 온도가 낮은 경우 Slip이 일어나지 못하는 경우가 있다. 이때는 Slip대신 twin이 발생한다. Twin은 쌍둥이라는 의미 그대로 기준면을 중심으로 맞닿는 두면이 똑같다. 즉 기준면이 거울면으로 작용한다. 하지만 일반적인 인장실험에서 모든 슬립계에 대한 전단힘을 고려..

점결함 (Point Defects) 점결함은 0차원적인 결함을 의미하며, 재료에 공공이 생기거나 다른 원자가 치환 or 침입하는 경우가 있다. 1. 공공에 의한 결함 (Vacancies) 공공이란 말그대로 Void 즉, 비어있다는 뜻이다. 원자가 있어야 할 자리에 원자가 없다면 결정면들이 휘어지게 되고 이것이 결함이 된다. 이때 아레니우스 방정식을 응용하여 재료 내에 공공의 농도를 판단할 수 있다. Activation에너지는 온도에 변화에 따라 일반적으로 달라지기도 하지만 대체로 같다는 가정을 둔다. 결국 공공의 농도는 온도가 높아질 수록 많아진다. 식을 편하게 전개하기 위해 자연로그를 취한 후 식의 계수가 선형적인 관계를 가질 수 있도록 정의하면 Qv를 기울기로서 얻어낼 수 있는데, 이러한 방식을 통해..

전위에 대해서는 이전 포스팅에서 간단하게 다룬바가 있다. 이후 포스팅에서는 이전의 내용에 덧붙여 재료의 전위론에 덧붙여 강화방법까지, 더욱 자세한 정의와 원리에 대해 다루게 될 것이다. 조금 대략적인 흐름을 원한다면 이전 포스팅들을 다시 찾아보길 권한다. 재료의 전위와 슬립 전위 : 결정(結晶)에 나타나는 격자 결함의 하나. 결정의 일부를 일정한 방향으로 이동하였을 때에, 결정격자가 전단 변형을 일으키고 있는 부분과 정상인 부분과의 경계가 선상(線狀)으로 되어 yumy.tistory.com 금속의 강화 방법 9.5 금속의 4가지 강화 방법 앞 포스팅에서 금속의 전위와 슬립면을 통해 파괴가 일어나는 원리에 대해 다루었다. 그렇다면 그 원인을 제거하면 금속이 파괴가 일어나지 않게 조절할 수 있을 것 yumy..